Question

某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用图1所示装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验，测定铜的质量分数．图中铁架台等装置已略去．请回答下列问题：

仪器：铁架台（含铁圈、铁夹）、分液漏斗、平底烧瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、石棉网、洗气瓶等．
药品：红褐色（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰（固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，可用来吸收水和CO₂）．
①除上述仪器外，实验中还必须用到的仪器是

 

；
②实验操作前，首先进行

 

检查．在C中加入样品粉末W g，D中装入药品后并称量为m₁g，连接好仪器．打开A的上塞、活塞，慢慢滴加溶液．对C进行加热．当C中药品充分反应后，关闭A的活塞，停止加热．冷却后，称量D的质量为m₂ g．实验进行的过程中，装置C中发生的主要化学反应类型

 

；充分反应后装置C中剩余的固体成分是

 

．
③问题和讨论：
实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使C中反应完全，D中吸收完全，也不会得出正确的结果．经讨论，有同学提出在B与C之间加入一个装置，该装置作用是

 

．
④有学生提出直接用图2装置，在空气中直接加热进行实验．图中仪器“a”的名称为

 

．若取20g铜粉（含炭）样品进行实验，充分反应后，仪器a中剩余的固体质量为24g，计算求原来混合物中铜的物质的量以
及铜的质量分数．（要求：根据化学方程式计算，并写出计算过程！）

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,蒸发与蒸馏操作,检查装置的气密性,实验室制取氧气的反应原理,碳的化学性质,反应类型的判定

专题：科学探究

分析：①测定铜的质量分数需要知道炭粉（过量）和氧化铜的混合物的质量等的质量，根据所需要使用的仪器解答；
②连接好仪器后，检查装置气密性，根据铜和碳的化学性质及各装置的用途来判断每一步骤中现象并写出化学方程式；
③吸收二氧化碳用碱石灰，而反应开始生成的气体会带出一部分水蒸气，从而使反应后称量的D装置的质量增加，可以据此完成该题的解答；
④根据题中信息解答．

解答：解：
①托盘天平用于物体的质量，故实验中还必须用到的仪器是天平；
②连接好仪器后，检查装置气密性，被加热的碳粉和铜粉的混合物中，铜和碳都会和氧气反应，该反应的化学方程式分别为：2Cu+O₂ 

△   .

2CuO，C+O₂

点燃  .

CO₂，都是两种或两种以上物质生成一种物质的反应，属于化和反应，原来红色的铜和黑色的碳组成的混合物要全部变为黑色，充分反应后装置C中剩余的固体成分是氧化铜．
③过氧化氢溶液分解产生的氧气逸出时会带出一部分水蒸气，被D装置吸收，而使测得的二氧化碳气体的质量增加，即碳的质量增加，所以会使测量结果偏小，为了防止水蒸气影响实验结果，可以在B和C之间加一个盛有浓硫酸的洗气瓶来吸收水蒸气，从而使结果尽可能的准确．
④图中仪器“a”的名称为蒸发皿，
解：设生成氧化铜质量为x
2Cu+O2

△   .

2CuO
128        160
x          24g

128

160

=

x

24g

x=19.2g
n（Cu）=

19.2g

64g/moi

=0.3mol
铜的质量分数=

19.2g

20g

×100%=96%
答案：
①天平；
②气密性；化合反应；氧化铜；
③吸收水蒸气；
④0.3mol；96%．

点评：熟练掌握碳和铜的化学性质，知道氧气的实验室制法并会书写化学方程式，对于用固体和液体制取气体的方法，在生成气体时容易带出水蒸气，如果水蒸气能够干扰实验现象要注意对气体进行干燥，防止干扰实验现象．